传感器
M2M 云计算
智慧城市
电子标签
二维码
IPV6

未来
物联网
让一切想象变成现实!

未来物联网为您提供物联网资讯,物联网新闻,物联网技术,物联网会议,

物联网企业,物联网行业资讯网站,全球物联网技术及物联网应用最新动态。

实现《哈利波特》描述的情节—物联网使万物有了灵魂,听人号令!

[复制链接]
未来物联网   发表于 2018-4-20 18:31:57   查看: 1210 帖子
EF909nNvQnQyqNhC.jpg


图片来源:https://pixabay.com/photo-3055711/
作者:大是文化/顾志强 来源:bnext
以前在谷歌的 X 实验室(前称为Google X,谷歌公司运行的秘密实验室)工作时,经常会向面试的同学提一个类似脑筋急转弯的问题:能否在二维平面上找到 4 个不重合的点,使得它们两两之间距离相等?如果是放置在三维空间中的 4 个点?又或者在地球表面上的四个点(假设地球表面是一个完美的圆球面)?
这和本文主题有关系吗?不要小看这个问题,其中蕴藏着关于距离几何学的大学问。所谓距离几何学,就是 透过网络节点和节点间的距离测量,来推知网络的整体几何性质 ,例如每个节点的物理位置、网络直径和节点分布等。这些节点可以是路由器,也可以是手机,又或是我们佩戴的手环。
设想未来某天,当你走进博物馆参观,展厅可以定位网络中每个节点,也就是观众携带的手机、手环、眼镜,甚至衣服、鞋子等物品。当参观者位置移动到某展品附近时,手机或展馆屏幕上自动弹出该展品的介绍,观众与展品甚至可以像《哈利波特》里描述的那样与画中人互动。这样的高科技博物馆,是不是超级酷?
距离几何学是数学中的一个有趣分支,不仅自身充满浓郁的理论趣味,还有着广泛的实际应用价值,在物联网、机器学习、计算机视觉与可视化研究,以及传感网络的位置服务等应用中,都发挥非常重要的作用。可以说是这些领域背后的一部分黑科技,近年来更加引起科学界的关注与重视。
本文主要围绕距离测量,基于距离信息的几何学、室内定位,以及其他各类神奇的应用来展开。希望本文的介绍,能启发对此领域感兴趣的读者。
物联网将真实和虚拟世界结合得天衣无缝
Internet of Things(简称 IoT),就是我们常说的物联网,这个概念相信大家都不陌生。万物有灵,互联互通,物联网的世界是丰富多彩的,每个日常生活物品,都可以在物联网的作用下实时感知周围的环境,形成网络集群效应。
举个例子,我们可以在家布置多个测量距离的传感器设备,使得这些设备间可以互相定位,形成一个局域网络,用于追踪和定位物体,实时根据进入这个环境的客人的位置信息,传送相关信息或提供其他服务内容。在不久的未来,甚至可以让家里的桌椅、茶杯、衣服、毛巾都具备传感与通讯功能,它们可以感知彼此的存在,协同工作,为主人生活起居带来更多的舒适与便捷。
结束了一天的工作,拎包走出办公室前,你或许可以打电话给大管家冰箱,大管家会转告电饭锅和烤箱,提前热饭、烤猪排,这样到家时就可以吃到热腾腾的猪排饭,这样的日子,岂不妙哉。
想吃猪排饭,要先学会如何建构传感网络的自我组织结构来定位彼此。读者可能会问,这又有何难度?用 GPS(全球定位系统)不就可以了?问题是,商用的卫星 GPS 讯号,通常在充满遮蔽物的城市角落或大楼内部工作不佳。且 GPS 的定位精确度也不够准备,在没有遮蔽物干扰的空旷户外,除非是使用军用 GPS,一般的民用 GPS 定位精确度通常只在 10 公尺左右,当作车辆导航是够了,但想要精确定位一个手掌大小的物体,这样的精准度远远不够用。想要实现毫米级别的几何信息定位,我们需要寻找新的解决办法。
目前室内定位的研究重心,在于如何建立一套完整的软硬件体系,可以保证实时并精确的定位特定物体。2015 年我曾在西雅图参加并观摩国际室内定位大赛,目前最精准的定位,大约可以达到 20 公分左右的定位精确度。
高精确度的立即寻址让用户获得许多新的神奇体验,例如,你举起手机对着桌面看,镜头看到桌面上的物体如遥控器和钥匙圈,同时系统准确定位了桌面上的这些物体位置,于是原先用箭头显示的物体坐标,就会变为该物体的虚拟现实形象显示在屏幕上,实现同一物体的真实和虚拟形象迭加。不仅如此,你可以靠近或远离它们,真实世界和虚拟世界配合得天衣无缝。
从物联网到LoT——室内定位、无所遁形
Location of Things(简称LoT),顾名思义,就是在 物联网的基础上,赋予每一个物体具体的物理位置标志。LoT 这个名词挺时髦的,我最早是在以色列,一家叫做 getpixie 的公司的宣传标语上看到这个词。该公司生产一种非常小巧的类似钥匙圈的小标牌。标牌和标牌间可以精准测量相互间的距离。它的一个最神奇的应用,就是可以透过自我组织网络,寻找藏匿在家中的物品。
LoT 还有很多有趣的应用,例如室内定位:当使用者走进一家商场,商家会据其位置,自动推送广告;当该用户走近货架浏览商品时,商品的信息实时显示在手机上,并根据用户位置做出相应调整;如果举起相机,商店中各个商品的位置和介绍就会迭加在一起,形成 360 度全景景深图,达到扩增实境效果的作用;此外,当不小心遗失了某个重要物品时,可以透过手机轻松定位该物体,并将其位置传送到屏幕上,从此以后再也不用担心丢东西。
想实现 LoT,依靠的是一套自我组织网络以及定位网络系统,这个系统假设所有的定位,都透过设备与设备间的距离测量,以及动态建构自我组织网络来进行。设备与人之间的距离测量,也可以透过相机和计算机视觉技术、超音波探测,或基于无线频段的雷达来实现。
目前关于 LoT 最普及的测距方法,是利用 iBeacon 技术(见下图)。iBeacon 主要基于低功耗蓝牙技术(Bluetooth Low Energy,简称 BLE)。通常只需要一个钮扣电池,就可以持续工作至少一年。除了能提供低速率(10KB/s)的通讯和信息传输外,iBeacon 之间还可以透过测量电磁波讯号强度(Returend Signal Strength Index, 简称 RSSI)来间接计算 iBeacon 之间的物理距离。
hX02zvXAqAbqkg6Q.jpg


除了 iBeacon,还有不少测距方法,例如透过超音波、磁场变化、雷射,或超宽带技术来实现物体间的定位。这些方法,都是利用测量讯号的飞行时间差来计算距离。这些技术有的已非常成熟,可以投入特定的商业应用中,有的仍在研发阶段,需要时间开发才能大规模量产。
 郑重声明:本文仅代表作者个人观点,与未来物联网(wlit.cn)无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
回复

使用道具 举报

QQ|Archiver|手机版|未来物联网 ( 苏ICP备12055120号-1 ) 百度统计

GMT+8, 2018-6-24 20:42 , Processed in 0.021638 second(s), 20 queries .

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表